Wärmelehre Prüfungsaufgaben Günther Kurz - gilligan-online

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(e) Der Wirkungsgrad η dieser Wärmekraftmaschine ist η th, real = W Q 23 th, real 305 J = = 0,45 680 J ( oder 45%) (f) Der Wirkungsgrad eines CARNOT Prozesses ist η th, C T = 1− T 2 3 = 0,90 73,3 K = 1− 738 K (oder 90 %) Dies ist der Wirkungsgrad aller idealen Wärmekraftmaschinen zwischen den beiden Temperaturbädern mit den Temperaturen T 738 K und T 73,3 K . Wärmelehre - 5 - Prüfungsaufgabe 10 3 = 2 =
Wärmelehre – Prüfungsaufgabe 11 Ein ideales zweiatomiges Gas (starres Hantelmodell) ist in einen vollständig wärmeisolierten Zylinder eingeschlossen. Die Querschnittsfläche des Zylinders ist −2 2 A = 10 m . Der Zylinder wird durch einen Kolben (Masse m K = 2,0 kg ) abgeschlossen. Der Kolben ist anfangs bei der Höhe y 0,10 m fest verriegelt (vgl. Skizze 1). Die Temperatur des eingeschlossenen Gases ist T 300 K , der Druck 0 = p 2,0 bar . (a) Welche Stoffmenge n des Gases ist in dem Zylinder eingeschlossen? Der Kolben wird nun plötzlich entriegelt. Er bewegt sich nach der Entriegelung beschleunigt und reibungsfrei nach oben. Dabei schließt der Kolben gasdicht ab (vgl. Skizze 2). Der äußere Luftdruck ist p 1,0 bar . L = (b) Wie hängen der Druck p (y ) und die Temperatur T (y ) des Gases von der Kolbenhöhe y ab? (c) Geben Sie die resultierende Kraft ( ) auf den Kolben an. F res y Für welche Kolbenhöhe y1 ist die resultierende Kraft auf den Kolben null? Welche Temperatur T gehört dazu? 1 (d) Geben Sie die Kolbenhöhe y2 an, bei der die Geschwindigkeit des Kolbens am größten ist. (e) Bestimmen Sie allgemein die Kolbengeschwindigkeit v(y ) in Abhängigkeit von der Höhe y . (Hinweis: Energiesatz benutzen.) y 0 0 y 0 0 = 0 = Skizze 1 Skizze 2 y y V 0 p0 p L T 0 Verriegelung v (y ) pL p (y ) Wärmelehre - 1 - Prüfungsaufgabe 11
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Idee: Jürgen Gilg Gestaltung: Simo
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